CN213144954U - 用于外延工艺的反应腔室及外延设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于外延工艺的反应腔室及外延设备，其中，用于外延工艺的反应腔室包括腔体及设置在腔体相对两侧的进气模块和排气模块，进气模块包括进气通道，排气模块包括排气通道，排气通道的进气口与进气通道的出气口相对设置，排气通道的出气口的数量与进气通道的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且排气通道的各出气口在第一方向上的长度与对应的进气通道的各出气口在第一方向上的长度一致，第一方向与气体流动方向垂直，且第一方向与气体流动方向二者共平面。本实用新型提供的用于外延工艺的反应腔室及外延设备能够提高工艺气体在腔体中各区域流动的稳定性，从而提高工艺效果。

Description

用于外延工艺的反应腔室及外延设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种用于外延工艺的反应腔室及外延设备。

背景技术

目前，随着半导体产业的发展，伴随集成电路硅外延片向大尺寸发展和集成电路特征尺寸向小尺寸发展，出现了许多复杂的新工艺需求，为满足这些新工艺需求，在控制自掺杂、图形畸变与漂移方面具有优势的减压外延技术应运而生。而随着功率器件向高耐压、高频率、大电流和低功耗的方向发展，使得减压外延技术对，与器件的耐压值和导通电阻的稳定性密切相关的硅外延片的厚度均匀性和电阻率均匀性方面有越来越严格的要求。

现有的外延工艺所采用的工艺腔室，为了使外延片具有良好的厚度均匀性，通常在用于向工艺腔室内部通入工艺气体的进气部件中设置三个气路，且每个气路与工艺腔室内部连通的进气口在水平方向上间隔设置，通过调节各气路中的工艺气体的流量，使工艺气体能够均匀的流过基片上表面的上方各区域，以提高外延层的厚度均匀性。

但是，在上述工艺腔室中，用于排出工艺气体的排气部件中仅设置有一个气路，且该气路与工艺腔室内部连通的排气口在水平方向上偏向一侧，这就会使经三个气路进入工艺腔室三股工艺气体在向排气部件流动的过程中，均会偏向排气口的一侧流动，使三路气体的流向发生改变，造成三股工艺气体相互干扰发生紊流，导致外延层的厚度均匀性不容易调节和控制。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于外延工艺的反应腔室及外延设备，其能够提高工艺气体在腔体中各区域流动的稳定性，从而提高工艺效果。

为实现本实用新型的目的而提供一种用于外延工艺的反应腔室，包括腔体及设置在所述腔体相对两侧的进气模块和排气模块，所述进气模块包括进气通道，所述排气模块包括排气通道，所述排气通道的进气口与所述进气通道的出气口相对设置，所述排气通道的出气口的数量与所述进气通道的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且所述排气通道的各出气口在第一方向上的长度与对应的所述进气通道的各出气口在所述第一方向上的长度一致，所述第一方向与所述气体流动方向垂直，且所述第一方向与所述气体流动方向二者共平面。

优选的，所述进气通道的出气口为多个，且多个所述进气通道的出气口在所述进气模块朝向所述排气模块的表面上沿所述第一方向间隔设置；所述排气通道的进气口为一个，且与所有所述进气通道的出气口构成的开口区域相对设置，并且所述排气通道的进气口在所述第一方向上的长度与所述开口区域在所述第一方向上的长度一致。

优选的，所述进气通道的出气口为多个，且多个所述进气通道的出气口在所述进气模块朝向所述出气模块的表面上沿所述第一方向间隔设置；所述排气通道的进气口为多个，且所述排气通道的各进气口与所述进气通道的至少一个出气口构成的开口区域相对设置，并且所述排气通道的各进气口在所述第一方向上的长度与相对设置的开口区域在所述第一方向上的长度一致。

优选的，所述排气通道的进气口的数量与所述进气通道的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且所述排气通道的各进气口在所述第一方向上的长度与对应的所述进气通道的各出气口在所述第一方向上的长度一致。

优选的，还包括排气管路，所述排气管路的数量与所述排气通道的出气口的数量相同，且一一对应地连接。

优选的，还包括调节部件，所述调节部件的数量与所述排气管路的数量相同，且一一对应地设置，各所述调节部件用于单独地对与其对应设置的所述排气管路的气体流量进行调节。

优选的，所述调节部件包括针阀。

优选的，还包括检测部件，所述检测部件的数量与所述排气管路的数量相同，且一一对应地设置，各所述检测部件用于单独地对与其对应设置的所述排气管路的气体流量进行检测。

优选的，所述检测部件包括气体流量计。

本实用新型还提供一种外延设备，包括如本实用新型提供的所述反应腔室。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的用于外延工艺的反应腔室，通过将排气模块中的排气通道的出气口的数量设置为与进气通道的出气口的数量相同，并一一对应，且使排气通道的各出气口在与腔体中工艺气体的气体流动方向垂直，且与气体流动方向共平面的第一方向上的长度与对应的进气通道的各出气口在该第一方向上的长度一致，以使自进气通道的出气口流入腔体中的全部工艺气体，能够从与该出气口对应设置，且与该出气口在第一方向上的长度一致的排气通道的出气口全部流出腔体，从而在工艺气体流经腔体内部的过程中，降低工艺气体因偏向腔体的一侧流动而产生紊流情况的发生，使工艺气体能够水平稳定的流动，进而提高工艺气体在腔体中各区域流动的稳定性，提高工艺效果。

本实用新型提供的外延设备，借助本实用新型提供的反应腔室，以能够提高工艺气体在腔体中各区域流动的稳定性，从而提高工艺效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室中进气模块的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室中进气模块的侧视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室中排气模块的主视结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室中排气模块的侧视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室中排气模块的仰视结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的用于外延工艺的反应腔室中排气管路、调节部件和检测部件的结构示意图；

附图标记说明：

1-腔体；2-进气模块；21-进气通道；211-出气口；212-出气口；213-出气口；3-排气模块；31-排气通道；311-进气口；312-进气口；313-进气口；4-排气管路；5-调节部件；6-检测部件；7-抽气设备。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的用于外延工艺的反应腔室及外延设备进行详细描述。

如图1-图7所示，本实施例提供一种用于外延工艺的反应腔室，包括腔体1及设置在腔体1相对两侧的进气模块2和排气模块3，进气模块2包括进气通道21，排气模块3包括排气通道31，排气通道31的进气口与进气通道21的出气口相对设置，排气通道31的出气口的数量与进气通道21的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且排气通道31的各出气口在第一方向上的长度与对应的进气通道21的各出气口在第一方向上的长度一致，第一方向与气体流动方向垂直，且第一方向与气体流动方向二者共平面。

本实施例提供的用于外延工艺的反应腔室，通过将排气模块3中的排气通道31的出气口的数量设置为与进气通道21的出气口的数量相同，并一一对应，且使排气通道31的各出气口在与腔体1中工艺气体的气体流动方向垂直，且与气体流动方向共平面的第一方向上的长度与对应的进气通道21的各出气口在第一方向上的长度一致，以使自进气通道21的出气口流入腔体1中的全部工艺气体，能够从与该出气口对应设置，且与该出气口在第一方向上的长度一致的排气通道31的出气口全部流出腔体1，从而在工艺气体流经腔体1内部的过程中，降低工艺气体因偏向腔体1的一侧流动而产生紊流情况的发生，使工艺气体能够沿气体流动方向稳定的流动，进而提高工艺气体在腔体1中各区域流动的稳定性，提高工艺效果。

在本实施例中，气体流动方向如图1中方向A所示，第一方向如图2和图4中方向B所示，腔体1中工艺气体的流动过程为，工艺气体自进气通道21的出气口流入腔体1中，并在腔体1中以气体流动方向流动至排气通道31的进气口，再经过排气通道31的进气口流入排气通道31中，最后经过排气通道31的出气口流出排气通道31。

在本实施例中，进气通道21的出气口为多个，且多个进气通道21的出气口在进气模块2朝向排气模块3的表面上沿第一方向间隔设置；排气通道31的进气口为多个，且排气通道31的各进气口与进气通道21的至少一个出气口构成的开口区域相对设置，并且排气通道31的各进气口在第一方向上的长度与相对设置的开口区域在第一方向上的长度一致。即，进气通道21的出气口的数量为多个，排气通道31的进气口的数量也为多个，排气通道31的各进气口可以与进气通道21的一个或多个气口构成的开口区域相对设置，并且排气通道31的各进气口在第一方向上的长度与相对设置的开口区域在第一方向上的长度一致。

通过将进气通道21的出气口设置为多个，可以提高工艺气体自进气通道21的各出气口流入腔体1内的均匀性，而将排气通道31的进气口的数量也设置为多个，是由于自进气通道21的各出气口流入腔体1中的工艺气体，会首先经过排气通道31的进气口进入排气通道31中，再经过排气通道31的出气口流出，也就是排气通道31的进气口与排气通道31的出气口相比更靠近进气通道21的出气口，从而在工艺气体流经腔体1内部的过程中，能够进一步降低工艺气体因偏向腔体1的一侧流动而产生紊流情况的发生，使工艺气体能够进一步沿气体流动方向稳定的流动，进而进一步提高工艺气体在腔体1中各区域流动的稳定性，进一步提高工艺效果。

优选的，进气通道21的出气口为多个，且多个进气通道21的出气口在进气模块2朝向排气模块3的表面上沿第一方向间隔设置；排气通道31的进气口为多个，且排气通道31的进气口的数量与进气通道21的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且排气通道31的各进气口在第一方向上的长度与对应的进气通道21的各出气口在第一方向上的长度一致。

这样的设计，可以使自进气通道21的各出气口流入腔体1中的工艺气体，首先经过与进气通道21的该出气口对应设置，且与进气通道21的该出气口在第一方向上的长度一致的排气通道31的进气口流入排气通道31中，再从与进气通道21的该出气口对应设置，且与进气通道21的该出气口在第一方向上的长度一致的排气通道31的出气口流出腔体1，由于进气通道21的每个出气口均具有对应设置，且在第一方向上的长度一致的排气通道31的进气口，从而在工艺气体流经腔体1内部的过程中，能够进一步降低工艺气体因偏向腔体1的一侧流动而产生紊流情况的发生，使工艺气体能够进一步沿气体流动方向稳定的流动，进而进一步提高工艺气体在腔体1中各区域流动的稳定性，进一步提高工艺效果。

具体的，如图2-图5所示，在本实施例中，进气通道21的出气口、排气通道31的进气口和排气通道31的出气口均为三个，其中，进气通道21的三个出气口分别为出气口211、出气口212和出气口213，排气通道31的三个进气口分别为进气口311、进气口312和进气口313，出气口211与进气口311相对设置，出气口212与进气口312相对设置，出气口213与进气口313相对设置。

自进气通道21的出气口211进入腔体1中的工艺气体，会首先经过排气通道31的出气口311流入排气通道31中，再从与进气通道21的出气口211对应设置的排气通道31的出气口流出腔体1，自进气通道21的出气口212进入腔体1中的工艺气体，会首先经过排气通道31的出气口312流入排气通道31中，再从与进气通道21的出气口212对应设置的排气通道31的出气口流出腔体1，自进气通道21的出气口213进入腔体1中的工艺气体，会首先经过排气通道31的出气口313流入排气通道31中，再从与进气通道21的出气口213对应设置的排气通道31的出气口流出腔体1，由于自进气通道21的出气口211、出气口212和出气口213分别流入腔体1中的三股工艺气体中的任何一股工艺气体，在流经腔体1内部的过程中，均不会偏向腔体1的一侧流动，也就不会与另外两股气体产生干涉，从而可以降低工艺气体在流经腔体1内部的过程中紊流情况的发生，使每股工艺气体都能够沿气体流方向在各自的区域中稳定的流动，进而提高工艺气体在腔体1中各区域流动的稳定性，提高工艺效果。

但是，在本实施例中，进气通道21的出气口的数量也不限于多个，也可以是一个。

可选的，进气通道21的出气口为多个，且多个进气通道21的出气口在进气模块2朝向排气模块3的表面上沿第一方向间隔设置；排气通道31的进气口为一个，且与所有进气通道21的出气口构成的开口区域相对设置，并且排气通道31的进气口在第一方向上的长度与开口区域在第一方向上的长度一致。即，进气通道21的出气口的数量为多个时，排气通道31的进气口只有一个，且排气通道31的这一个进气口与进气通道21的所有出气口构成的开口区域相对设置，且排气通道31的这一个进气口在第一方向上的长度与开口区域在第一方向上的长度一致，以使自进气通道21的出气口流入腔体1中的工艺气体都能够从排气通道31的这一个进气口进入排气通道31中。

如图6和图7所示，在本实施例中，半导体腔室还包括排气管路4，排气管路4的数量与排气通道31的出气口的数量相同，且一一对应地连接，进入排气通道31中的工艺气体经排气通道31的出气口流入至与排气通道31的该出气口对应连接的排气管路4中，排气管路4可以与抽气设备7连接，以将工艺气体从腔体1内抽出。

如图7所示，在本实施例中，半导体腔室还包括调节部件5，调节部件5的数量与排气管路4的数量相同，且一一对应地设置，各调节部件5用于单独地对与其对应设置的排气管路4的气体流量进行调节。通过设置在各排气管路4上的调节部件5，以在由于腔体1内工艺气体的流动发生不稳定而导致工艺结果变差时，能够单独地对各排气管路4的气体流量进行调节，以改变排气通道31的个出气口的气体流量，以使排气通道31的各出气口的气体流量能够与进气通道21的对应的进气口的气体流量相同，从而避免工艺气体因偏向一侧流动而产生紊流，进而提高半导体腔室的使用灵活性。

具体的，以半导体腔室进行外延工艺为例进行说明，当工艺结果出现外延层的中心区域的厚度小于边缘区域的厚度时，则可以增加工艺气体流经腔体1内与外延层的中心区域对应的中心区域的气体流量，和/或减小工艺气体流经腔体1内与外延层的边缘区域对应的边缘区域的气体流量。具体的，此时，可以增加进气通道21的对应腔体1内的中心区域的出气口的气体流量，并通过调节部件5增加与进气通道21的这部分出气口对应的排气通道31的出气口的气体流量，使进气通道21的这部分出气口与对应的排气通道31的出气口的气体流量一致，和/或减小进气通道21的对应腔体1内的边缘区域的出气口的气体流量，并通过调节部件5减小与进气通道21的这部分出气口对应的排气通道31的出气口的气体流量，使进气通道21的这部分出气口与对应的排气通道31的出气口的气体流量一致。

当工艺结果出现外延层的中心区域的厚度大于边缘区域的厚度时，则可以减小工艺气体流经腔体1内与外延层的中心区域对应的中心区域的气体流量，和/或增加工艺气体流经腔体1内与外延层的边缘区域对应的边缘区域的气体流量。具体的，此时，可以增加进气通道21的对应腔体1内的边缘区域的出气口的气体流量，并通过调节部件5增加与进气通道21的这部分出气口对应的排气通道31的出气口的气体流量，使进气通道21的这部分出气口与对应的排气通道31的出气口的气体流量一致，和/或减小进气通道21的对应腔体1内的中心区域的出气口的气体流量，并通过调节部件5减小与进气通道21的这部分出气口对应的排气通道31的出气口的气体流量，使进气通道21的这部分出气口与对应的排气通道31的出气口的气体流量一致。

可选的，调节部件5包括针阀。

如图7所示，在本实施例中，半导体腔室还包括检测部件6，检测部件6的数量与排气管路4的数量相同，且一一对应地设置，各检测部件6用于单独地对与其对应设置的排气管路4的气体流量进行检测，以能够在对各排气管路4的气体流量进行调整的过程中，检测各排气管路4的气体流量，从而能够提高各排气管路4的气体流量调整的准确性。

可选的，检测部件6包括气体流量计。

作为另一个技术方案，本实用新型实施例还提供一种外延设备，该外延设备包括如本实施例提供的反应腔室。

本实施例提供的外延设备，借助本实施例提供的反应腔室，以能够提高工艺气体在腔体1中各区域流动的稳定性，从而提高工艺效果。

综上所述，本本实施例提供的用于外延工艺的腔室及外延设备能够提高工艺气体在腔体1中各区域流动的稳定性，从而提高工艺效果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于外延工艺的反应腔室，其特征在于，包括腔体及设置在所述腔体相对两侧的进气模块和排气模块，所述进气模块包括进气通道，所述排气模块包括排气通道，所述排气通道的进气口与所述进气通道的出气口相对设置，所述排气通道的出气口的数量与所述进气通道的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且所述排气通道的各出气口在第一方向上的长度与对应的所述进气通道的各出气口在所述第一方向上的长度一致，所述第一方向与气体流动方向垂直，且所述第一方向与所述气体流动方向二者共平面。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述进气通道的出气口为多个，且多个所述进气通道的出气口在所述进气模块朝向所述排气模块的表面上沿所述第一方向间隔设置；所述排气通道的进气口为一个，且与所有所述进气通道的出气口构成的开口区域相对设置，并且所述排气通道的进气口在所述第一方向上的长度与所述开口区域在所述第一方向上的长度一致。

3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述进气通道的出气口为多个，且多个所述进气通道的出气口在所述进气模块朝向所述排气模块的表面上沿所述第一方向间隔设置；所述排气通道的进气口为多个，且所述排气通道的各进气口与所述进气通道的至少一个出气口构成的开口区域相对设置，并且所述排气通道的各进气口在所述第一方向上的长度与相对设置的开口区域在所述第一方向上的长度一致。

4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述排气通道的进气口的数量与所述进气通道的出气口的数量相同，且一一对应地设置，并且所述排气通道的各进气口在所述第一方向上的长度与对应的所述进气通道的各出气口在所述第一方向上的长度一致。

5.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，还包括排气管路，所述排气管路的数量与所述排气通道的出气口的数量相同，且一一对应地连接。

6.根据权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，还包括调节部件，所述调节部件的数量与所述排气管路的数量相同，且一一对应地设置，各所述调节部件用于单独地对与其对应设置的所述排气管路的气体流量进行调节。

7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述调节部件包括针阀。

8.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，还包括检测部件，所述检测部件的数量与所述排气管路的数量相同，且一一对应地设置，各所述检测部件用于单独地对与其对应设置的所述排气管路的气体流量进行检测。

9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述检测部件包括气体流量计。

10.一种外延设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的反应腔室。

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